一种用于运动能力锻炼的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于运动能力锻炼的系统及方法。所述运动能力锻炼系统包括用于放置于地面供训练人员在其上根据既定引导程序进行运动的运动装置，所述运动装置上至少阵列设置有用于根据既定引导程序产生引导的若干发光元件。所述系统通过如下方法引导训练人员进行运动能力锻炼：引导训练人员进行运动训练，并且基于系统对训练人员的监视而矫正训练人员的动作和/或调整引导训练人员的训练程序，以使得相应的训练程序与训练人员的平衡力水平相匹配，从而在运动的过程中保证训练人员的训练效果和训练积极性。练效果和训练积极性。练效果和训练积极性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于运动能力锻炼的系统及方法


[0001]本专利技术涉及康复运动
，尤其涉及一种用于运动能力锻炼的系统及方法。

技术介绍

[0002]人到老年，平衡能力就会慢慢衰退，很容易出现跌倒、摔跤等情况，还会引起髋、腕和腰等部位的意外损伤。康复训练能够通过训练肌肉和神经，辅助恢复患者的平衡力或改善患者平衡力衰退。康复训练多借助现有的机械设备，但现有的机械设备中大多是通过辅助训练人员完成一些训练动作来进行康复训练，多为训练人员自主控制机械训练设备或由机械训练设备带动训练人员运动的单向操控训练模式，机械设备和训练人员间缺乏人机交互动作。
[0003]例如，CN213698689U公开一种训练毯，包括运动毯和指示标志结构，指示标志结构设置于所述运动毯上，所述指示标志结构包括多个间隔排列的触摸件，多个所述触摸件排列组合以形成运动路线。训练人员在进行训练时，可以在运动毯上沿着指示运动路线通过依次触摸各触摸件做出各种动作，在通过双手或双脚触摸各触摸件的过程中，达到锻炼训练人员的四肢协调性以及大脑敏捷性的效果。
[0004]除一些难以自主运动的患者外，对具有足够自主运动能力的训练人员而言，这样的训练方式对具有足够自主运动能力的训练人员而言不仅无法调动训练人员足够的运动自主性，使得训练人员过度依赖训练设备，缺乏对自身的肌肉和运动的感知和控制，训练效果十分有限，还极有可能因错误的肌肉用力方式造成做动作时受伤；并且这类设备也缺乏对患者的运动和动作的评估和纠正过程，训练人员仅依赖该类设备的结构进行动作矫正，然而局限于机械结构的有限调整范围和训练人员对使用该类机械设备的认知程度，尤其是训练人员属于神经和肌肉能力退化的群体，训练人员较难根据使用情况将该机械设备调整到真正适合自己的训练模式，这尤其体现了无人机交互的康复训练设备的局限性。
[0005]CN109731292B提供一种基于虚拟显示技术的平衡能力测试与训练系统及方法，该系统包括：测试定制模块用于定制测试方案；训练定制模块用于根据平衡能力报告生成训练方案；虚拟场景模块用于根据测试方案进行仿真虚拟训练场景的呈现，根据训练方案创建虚拟训练场景来进行平衡训练；姿态捕捉模块用于在仿真虚拟训练场景中获取动作数据和重心坐标，输出至测试评估模块形成平衡能力报告，在虚拟训练场景中进行姿态检测和获取重心坐标。
[0006]该专利技术通过虚拟显示技术将人机交互结合到了康复训练过程中，通过虚拟显示技术指导训练人员进行动作训练，并且在训练的过程中对训练人员的平衡能力进行检测且出具平衡力测试报告。但该对比文件的人机交互动作主要用于提供更加专业的平衡能力检测方法，而非以促进训练人员康复为主要目的。
[0007]强化理论是过程型激励理论之一，认为人的行为是对其所获刺激的函数，如果这种刺激对他有利，则这种行为就会重复出现，若对他不利，则这种行为就会减弱直至消失。强化理论在教育、管理等各个方面都有广泛的应用，在行为养成的阶段有很重要的意义。康
复产品设计是一个涉及心理学、医学、行为学、设计学等多个学科的产物，需要对康复患者进行彻底的了解后才能够对患者的心理进行把控，随后根据患者的心理状况，调整康复护理设备，以激励强化患者积极地、主动地参与到康复训练过程中，充分调动患者的自主性。将强化理论和人机交互结合到康复训练设备上不仅能够极大地调动患者的运动积极性，发挥正强化作用来辅助提高训练人员的训练效率，同时能够根据训练人员的情绪和感受调整当前康复训练设备的训练程序，以使得当前的训练程序始终适应训练人员的身体情况而对训练人员保持正强化作用。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供一种用于运动能力锻炼的系统，所述系统基于既定引导程序引导训练人员做特定运动，所述系统在训练人员做特定运动时监视训练人员的动作参数并基于所述动作参数调整既定引导程序的难度。所述系统基于监视的所述动作参数计算所述既定引导程序与训练人员的实际平衡能力的水平的匹配指数。所述运动参数至少包括训练人员的生理参数和训练人员动作的准确性参数。所述系统基于训练人员的所述生理参数对匹配指数进行主分级，并在同一生理参数范围内基于训练人员的准确性参数对匹配指数进行次分级。所述系统基于所述次分级计算难度调整梯度，并基于计算的难度调整梯度调整既定引导程序的难度，以使得训练过程始终对训练人员保持正强化作用。
[0010]既定引导程序能够提前设置，训练人员能够根据既定引导程序的引导完成相关动作，起到辅助锻炼平衡力的效果。运动能力锻炼的系统通过在训练人员运动的过程中与运动装置的接触和力学作用关系，对训练人员的平衡力和动作的准确性进行判断，并且基于自动检测判断的结果，能够重新调整既定引导程序的难度，从而在训练人员使用该运动能力锻炼的系统进行平衡力训练时，一方面能够起到训练效果，另一方面能够根据训练人员的使用状况和动作标准程序的判断自动调整既定引导程序，使得运动能力锻炼的系统能够自动适应训练人员的实际情况，调整到最适合训练人员的范围；再者，还能够通过语音提示等方法，根据训练人员的动作偏移情况提示纠正训练人员的动作，以保证训练人员的训练动作准确性，保证训练者的训练效果，使得训练人员在训练的过程中能够充分感受到正确的肌肉发力感，从而增加训练人员的训练自信，同时能够调动训练人员主动关注和保持运动动作准确性的积极性。
[0011]在具体使用本申请的系统进行锻炼时，训练人员首先对自我的平衡能力有一定的认知，在训练人员锻炼的过程中对既定引导程序的难度存在初步的自我评判，该评判能够从训练人员锻炼过程中脑电的不同波段的能量值中得出。运动能力锻炼的系统在采集训练人员的脑电信息并对脑电信息的各波段能量进行计算后，能够初步估算出当前的既定引导程序对训练人员而言的相对难度的高低，同时结合运动能力锻炼的系统根据平衡力监视和准确性监视得出的当前既定引导程序对训练人员而言的实际难度，结合二者之间的数据分析能够初步计算得出当前的既定引导程序与训练人员的实际平衡能力的匹配指数，并且根
据该匹配指数的大小能够推算出适合训练人员的平衡能力的既定引导程序的难度范围。
[0012]通过对匹配指数进行分级，控制模块能够根据匹配指数的分级数来确定需要以多大的难度调整梯度调整既定引导程序。即当匹配指数较高时，说明当前的难度较为适合训练人员的实际平衡力，再调整时只需要以较小的难度调整梯度在当前既定引导程序的难度值附近进行调整即可快速调整到最适合训练人员的训练难度。而当匹配指数较低时，说明当前的运动难度与训练人员的实际平衡力相差较远，再调整时需要以较大的难度调整梯度才能够快速调整到适合训练人员实际平衡力情况的难度范围内。这样的调整方式能够极大地缩小调整时间，减少不适合的运动强度对训练本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于运动能力锻炼的系统，所述系统基于既定引导程序引导训练人员做特定运动，所述系统在训练人员做特定运动时监视训练人员的动作参数，所述系统基于所述动作参数调整既定引导程序的难度；其特征在于，所述系统基于监视的所述动作参数计算所述既定引导程序与训练人员的实际平衡能力水平的匹配指数，所述运动参数至少包括训练人员的生理参数和训练人员动作的准确性参数，所述系统基于训练人员的所述生理参数对匹配指数进行主分级，并在同一生理参数范围内基于训练人员的准确性参数对匹配指数进行次分级，所述系统基于所述次分级计算难度调整梯度，并基于计算的难度调整梯度调整既定引导程序的难度，以使得所述训练过程始终对训练人员保持正强化作用。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述匹配指数的主分级方式为：基于强化理论，生成任意相邻两个主分级的匹配指数的生理参数的差值恒定。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述难度调整梯度的设定方式为：通过以更小的数据变化值调整运动方向上的步幅和垂直于运动方向的侧面步幅跨度来以更小的难度调整梯度调整运动能力锻炼的系统的运动难度。4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，包括用于放置于地面供训练人员在其上根据既定引导程序进行运动的运动装置(200)和控制模块(100)，所述运动装置(200)上至少阵列设置有用于根据既定引导程序产生引导的若干发光元件，所述控制模块(100)按照能够缩小难度调整梯度的方式设置为能够单独控制所述若干发光元件的至少部分根据引导程序发光以引导训练人员。5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，所述控制模块(100)基于训练人员的身高、腿长和脚码大小等信息，基于当前的既定引导程序和基于调整后的难度等级确定调整后的引导程序的发光中心和发光半径；并控制所述发光中心和发光半径内的发光元件发光以生成调整后难度等级的引导提示。6.根据权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，用于匹配指数主分级的所述生理参数的差值是以如下方式确定的：获取训练人员在最大难度的既定引导程序运动的第一感受指数，获取训练人员...

【专利技术属性】
技术研发人员：高崇崇，岳敏，李非，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：发明
国别省市：